潘陸榮 亢亞超 潘 虹 王凌暉

（廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西 南寧 530004）

隨著鋁在人類生產(chǎn)生活中大量生產(chǎn)和使用，包括鋁鹽絮凝劑在水處理、湖泊治理中的廣泛應(yīng)用以及環(huán)境酸化，越來(lái)越多的鋁進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，給許多生物帶來(lái)毒害效應(yīng)。大量研究表明鋁毒是酸性土壤中抑制植物根伸長(zhǎng)和植株生長(zhǎng)，導(dǎo)致人工林產(chǎn)量下降和森林退化的主要原因之一[1-2]，防治鋁毒害的方法主要有物理、化學(xué)和生物方法等[3]。其中，施加改良劑是修復(fù)鋁毒害土壤的一種較經(jīng)濟(jì)的，且在實(shí)際中獲得應(yīng)用的原位化學(xué)處理方法[4]。生物質(zhì)炭高度穩(wěn)定，離子交換能力強(qiáng)，能吸附環(huán)境中的重金屬和有機(jī)污染物，因此成為了治理重金屬污染和有機(jī)污染物污染的一種重要的改良劑[5]。目前，通過(guò)施加生物質(zhì)炭來(lái)緩解重金屬對(duì)植物毒害的研究也取得一定進(jìn)展，如黃韡等[6]針對(duì)生物質(zhì)炭對(duì)鋁脅迫下常綠楊（Populus simoniivar.przewalskii）生理特征進(jìn)行研究，結(jié)果表明生物質(zhì)炭的用量為3%時(shí)，對(duì)鋁脅迫狀態(tài)下常綠楊的生長(zhǎng)狀況的改善作用最為明顯；陸文龍等[7]針對(duì)生物質(zhì)炭對(duì)鎘脅迫下小白菜（Brassica rapavar.glabra）生長(zhǎng)特性進(jìn)行研究，結(jié)果表明生物質(zhì)炭對(duì)小白菜株高和葉寬的指標(biāo)都有不同程度的促進(jìn)作用。在施加生物質(zhì)炭并且受鎘污染的小白菜的根系耐性指數(shù)大于1.0。

觀光木（Tsoongiodendron odorum）屬木蘭科（Magnoliaceae）觀光木屬（Tsoongiodendron），別名香花木和宿軸木蘭，為單屬種[8]，是我國(guó)珍?、蚣?jí)保護(hù)植物，觀光木樹(shù)形高大挺拔、材質(zhì)優(yōu)良、便于加工，既可用于園林綠化，也是優(yōu)良的用材樹(shù)種[9-10]。目前，有關(guān)觀光木的研究主要包括觀光木群落結(jié)構(gòu)[11]、遺傳育種及造林[12]、木材材質(zhì)[13]以及土壤理化性狀[14]、生理生化特征[15-16]，其中涉及到觀光木脅迫研究的包括干旱脅迫[17]、低溫脅迫[18]、鎘脅迫[19]、鹽分脅迫[20]等。而施加生物質(zhì)炭對(duì)鋁脅迫下觀光木幼苗生長(zhǎng)生理特性的研究未見(jiàn)，中國(guó)南方分布著大面積富鋁化酸性土壤，更容易產(chǎn)生活性鋁抑制南方地區(qū)林木生長(zhǎng)，觀光木推廣栽培過(guò)程將面臨著鋁毒害的現(xiàn)實(shí)。因此，研究觀光木耐鋁機(jī)制，并通過(guò)施加外源物質(zhì)緩解鋁對(duì)觀光木的毒害作用，是充分利用酸性土地資源的有效途徑之一。本研究通過(guò)設(shè)置不同生物質(zhì)炭濃度和鋁濃度，比較不同處理對(duì)觀光木幼苗生長(zhǎng)生理特性的影響，研究生物質(zhì)炭對(duì)鋁脅迫下觀光木幼苗生長(zhǎng)生理方面的緩解作用，以期為指導(dǎo)觀光木種植，提高酸性土壤利用率提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為1年生觀光木幼苗，2019年5月底將觀光木幼苗移植到廣西大學(xué)林學(xué)院苗圃教學(xué)基地（108°17′E，22°51′N）中，采用規(guī)格為17 cm（徑）×14 cm（高）的有孔塑料盆，培養(yǎng)基質(zhì)由體積比為3∶1的土壤和河沙混合，試驗(yàn)前測(cè)定土樣養(yǎng)分含量為全氮1.096 g/kg，全磷0.610 g/kg，全鉀5.090 g/kg，有機(jī)質(zhì)11.730 g/kg，pH值4.9。每盆1株觀光木幼苗，每日澆水，移植1周后向各盆中澆1 L改良霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液，緩苗1個(gè)月后開(kāi)始處理。鋁的供體為分析純AlCl3-6H2O4，生物質(zhì)炭由觀光木的枯枝落葉在高溫缺氧條件下熱解制成，具體制備參考Lu等[21]的方法。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)方法，參考楊梅等[22]和楊林通[23]的研究，設(shè)置3個(gè)生物質(zhì)炭濃度和2個(gè)鋁濃度，共6個(gè)處理（表1），每個(gè)處理9株盆栽。每2周澆1次霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液，每周澆1次100 mL處理液并施加生物質(zhì)炭，處理液的pH使用HCl調(diào)至4.1～4.2，確保為酸性環(huán)境。共處理12周。

表1 生物質(zhì)炭鋁互作試驗(yàn)設(shè)置Table 1 The experimental design of the interaction between biochar and aluminum

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定

試驗(yàn)開(kāi)始即使用皮尺（精確到0.1 cm）測(cè)定幼苗株高，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺（精確到0.01 mm）測(cè)定地徑，試驗(yàn)期間每月測(cè)定1次，每組每株重復(fù)測(cè)定3次。2019年10月試驗(yàn)結(jié)束后，每個(gè)處理組挖取3株觀光木幼苗，采用烘干稱質(zhì)量法[24]測(cè)定生物量。使用EXPRESSION 1 680根系掃描儀（愛(ài)普生，日本）測(cè)定各項(xiàng)根系指標(biāo)，每個(gè)處理選取3株觀光木幼苗破壞取樣，測(cè)定其根系的總根長(zhǎng)、根尖數(shù)、根總體積、根總表面積和根平均直徑。

1.3.2 生理指標(biāo)的測(cè)定

2019年10月試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，每個(gè)處理采集多片完整葉片，用冰盒保存帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行生理指標(biāo)的測(cè)定，生理指標(biāo)測(cè)定參考《植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》[25]，其中每個(gè)處理做3次重復(fù)。采用硫代巴比妥酸（TBA）法測(cè)定丙二醛（MDA）含量；蒽酮比色法測(cè)定葉片可溶性糖含量；考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定葉片可溶性蛋白含量；酸性茚三酮法測(cè)定游離脯氨酸含量；丙酮-乙醇混合提取法測(cè)定葉綠素含量；根莖葉鋁含量的測(cè)定則采用李合生[26]的干灰化法進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel2010進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并繪制圖表，采用DPS軟件進(jìn)行方差分析，多重比較采用LSD方法進(jìn)行比較，應(yīng)用模糊綜合評(píng)價(jià)法[27-28]根據(jù)隸屬度理論把定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，對(duì)所有測(cè)定的生長(zhǎng)和生理指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。隸屬函數(shù)的計(jì)算公式如下。

式中：U（Xi）表示i處理j指標(biāo)的耐鋁隸屬函數(shù)值；Xij表示i處理j指標(biāo)的測(cè)定值，Xmax、Xmin分別代表各處理中指標(biāo)的最大值和最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物質(zhì)炭鋁互作對(duì)觀光木幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.1.1 生物質(zhì)炭鋁互作對(duì)觀光木幼苗株高及地莖的影響

由圖1可知，當(dāng)生物質(zhì)炭施加量一定時(shí)，鋁脅迫組株高增量、地徑增量均低于未施加鋁組；C1Al2的株高增量、地徑增量較C1Al1分別減少了18.37%、27.66%；C2Al2的株高增量、地徑增量較C2Al1分別減少了15.24%、18.39%；C3Al2的株高增量、地徑增量極顯著低于C3Al1（P＜0.01），較C3Al1分別減少了17.53%、33.93%；說(shuō)明施加鋁在一定程度上降低了觀光木幼苗的株高增量、地徑增量。無(wú)鋁脅迫施加的情況下，C2Al1、C3Al1的株高增量、地徑增量均高于C1Al1，且C3Al1的生物質(zhì)炭株高增量、地徑增量均極顯著高于C1Al1和C2Al1（P＜0.01），說(shuō)明施加生物質(zhì)炭有利于觀光木幼苗株高增量、地徑增量的增加，尤其是C3Al1的生物質(zhì)炭增加量最大。

圖1 生物質(zhì)炭鋁互作對(duì)觀光木幼苗株高及地莖的影響Fig. 1 Effect of biochar-aluminum interaction on plant height and ground diameter of T. odorum seedlings

鋁脅迫環(huán)境下，C2Al2、C3Al2的株高增量、地徑增量均高于C1Al2，C2Al2的株高增量、地徑增量較C1Al2分別提高了29.11%、28.17%；C3Al2的株高增量、地徑增量較C1Al2分別提高了54.91%、44.86%；說(shuō)明施加生物質(zhì)炭能夠有效緩解鋁對(duì)觀光木幼苗脅迫作用，同樣是C3Al2的生物質(zhì)炭增加量最大。

2.1.2對(duì)觀光木幼苗生物量的影響

由圖2可知，當(dāng)生物質(zhì)炭施加量一定時(shí)，鋁脅迫組根生物量、莖生物量、葉生物量均低于未施加鋁組；C1Al2的根、莖、葉生物量較C1Al1分別減少了31.51%、32.77%、28.53%；C2Al2的根、莖、葉生物量較C2Al1分別減少了36.27%、22.48%、26.93%；C3Al2的根、莖、葉生物量較C3Al1分別減少了23.93%、24.03%、24.89%；說(shuō)明施加鋁抑制觀光木幼苗生長(zhǎng)，從而降低其根莖葉生物量。無(wú)鋁脅迫施加的情況下，C2Al1、C3Al1的根生物量、莖生物量、葉生物量均極顯著高于C1Al1（P＜0.01），C2Al1的根、莖、葉生物量較C1Al1分別提高了40.87%、23.45%、45.37%；C3Al1組根、莖、葉生物量較C1Al1分別提高了64.84%、40.95%、66.29%；說(shuō)明施加生物質(zhì)炭有利于觀光木幼苗根、莖、葉生物量的積累，且C3Al1的生物質(zhì)炭積累效果最佳。

圖2 生物質(zhì)炭鋁互作對(duì)觀光木幼苗生物量的影響Fig. 2 Effect of biochar-aluminum interaction on biomass of T. odorum seedlings

鋁脅迫環(huán)境下，C2Al2、C3Al2的根生物量、莖生物量、葉生物量均高于C1Al2，C2Al2根莖葉生物量較C1Al2分別提高了36.45%、33.61%、46.56%；C3Al2的根莖葉生物量較C1Al2分別提高了68.35%、47.80%、67.93%；說(shuō)明施加生物質(zhì)炭能顯著改善鋁對(duì)觀光木幼苗生長(zhǎng)的抑制作用。

2.1.3 對(duì)觀光木幼苗根系的影響

由表2可知，當(dāng)生物質(zhì)炭施加量一定時(shí)，鋁脅迫組的總根表面積、根平均直徑、總根長(zhǎng)、根尖數(shù)、總根體積均低于未施加鋁組；C1Al2的各項(xiàng)根系指標(biāo)較C1Al1分別減少了18.44%、54.46%、67.89%、14.23%、31.73%；C2Al2的各項(xiàng)根系指標(biāo)較C2Al1分別減少了13.33%、40.98%、48.63%、9.11%、25.53%；C3Al2的各項(xiàng)根系指標(biāo)較C3Al1分別減少了10.57%、28.97%、32.97%、14.59%、23.67%；說(shuō)明施加鋁對(duì)觀光木幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生脅迫，抑制了觀光木幼苗的根系的生長(zhǎng)。無(wú)鋁脅迫施加的情況下，C2Al1、C3Al1的總根表面積、根平均直徑、總根體積、總根長(zhǎng)、根尖數(shù)均高于C1Al1，C2Al1總根表面積、根平均直徑、總根體積、總根長(zhǎng)、根尖數(shù)較C1Al1分別提高了14.97%、18.05%、24.90%、6.67%、8.80%；C3Al1的各項(xiàng)根系指標(biāo)較C1Al1分別提高了32.92%、32.09%、48.24%、20.41%、24.36%；說(shuō)明施加生物質(zhì)炭有利于促進(jìn)觀光木幼苗根系的生長(zhǎng)，尤其是C3Al1的促進(jìn)效果最佳。

表2 生物質(zhì)炭鋁互作對(duì)觀光木幼苗根系的影響Table 2 Effect of biochar-aluminum interaction on root of T. odorum seedlings

鋁脅迫情況下，C2Al2、C3Al2的總根表面積、根平均直徑、總根體積、總根長(zhǎng)、根尖數(shù)均高于C1Al2，C2Al2較C1Al2分別提高了19.99%、31.21%、53.05%、11.93%、16.40%；C3Al2較C1Al2分別提高了38.83%、52.63%、75.20%、20.07%、32.35%；說(shuō)明施加生物質(zhì)炭能夠有效緩解鋁對(duì)觀光木幼苗脅迫作用，促進(jìn)觀光木幼苗根系的生長(zhǎng)。

2.2 生物質(zhì)炭鋁互作對(duì)觀光木幼苗生理特性的影響

2.2.1 對(duì)觀光木幼苗葉片MDA含量的影響

由表3可知，施加相同生物質(zhì)炭量的情況下，鋁脅迫組葉片MDA含量均高于其對(duì)應(yīng)的未施加鋁組，增加量分別為未施加鋁組的21.19%、22.96%和31.76%。可見(jiàn)，鋁脅迫下觀光木幼苗受到了嚴(yán)重傷害，葉片過(guò)氧化水平顯著提高（P＜0.05）；同時(shí)也提高了葉片MDA含量。未施加鋁處理時(shí)，C2Al1、C3Al1的葉片MDA含量均低于C1Al1，其減少量分別為C1Al1的5.85%和14.50%，說(shuō)明施加生物質(zhì)炭有利于降低葉片MDA含量；鋁脅迫條件下，MDA含量隨生物質(zhì)炭的增加而表現(xiàn)出連續(xù)下降的趨勢(shì)，C2Al2、C3Al2的減少量分別為C1Al2的4.48%和7.04%，兩者之間差異不顯著；說(shuō)明鋁脅迫環(huán)境下，施加生物質(zhì)炭能夠緩解鋁毒害，有效降低葉片MDA含量，增加植株耐鋁性，且C2Al2、C3Al2之間緩解效果差異不顯著。

表3 生物質(zhì)炭鋁互作對(duì)觀光木幼苗抗性生理指標(biāo)的影響Table 3 Effect of biochar-aluminum interaction on physiological index of leaf resistance of T. odorum seedlings

2.2.2 對(duì)觀光木幼苗葉片可溶性糖含量的影響

由表3可知，施加相同生物質(zhì)炭量的情況下，鋁脅迫組葉片可溶性糖含量均低于其對(duì)應(yīng)的未施加鋁組，減少量分別為未施加鋁組的16.27%、15.09%和12.12%?？梢?jiàn)，鋁脅迫能抑制觀光木葉片可溶性糖的含量，而施加生物質(zhì)炭能夠有效緩解鋁毒害，增加植株耐鋁性，且C3Al2的緩解效果最好。未施加鋁處理時(shí)，C2Al1、C3Al1的葉片可溶性糖的含量均高于C1Al1，與C1Al1相比，C2Al1、C3Al1葉片可溶性糖含量分別增加了7.84%和29.41%，施加生物質(zhì)炭有利于提高葉片可溶性糖含量；鋁脅迫條件下，C2Al2、C3Al2分別為C1Al2的1.09倍、1.36倍；說(shuō)明在鋁脅迫環(huán)境下，施加生物質(zhì)炭有效增加觀光木葉片可溶性糖含量，且與生物質(zhì)炭施加量呈正相關(guān)。

2.2.3對(duì)觀光木幼苗葉片可溶性蛋白的影響

由表3可知，施加相同生物質(zhì)炭量的情況下，鋁脅迫組葉片可溶性蛋白含量均低于其對(duì)應(yīng)的未施加鋁組，減少量分別為其未施加鋁組的10.03%、9.40%和7.48%?？梢?jiàn)，鋁脅迫能抑制觀光木葉片可溶性蛋白的含量；未施加鋁處理時(shí)，與C1Al1相比，C2Al1、C3Al1的葉片可溶性蛋白含量均有所增加，但無(wú)顯著性差異，其增加量分別為C1Al1的6.18%和8.56%；鋁脅迫條件下，葉片可溶性蛋白的含量隨生物質(zhì)炭的增加而持續(xù)增加，C2Al2、C3Al2的增加量分別為C1Al2的7.34%和12.13%；說(shuō)明施加生物質(zhì)炭能夠在一定程度上增加葉片可溶性蛋白含量，增強(qiáng)植物耐鋁性。

2.2.4 對(duì)觀光木幼苗葉片游離脯氨酸含量的影響

由表3可知，施加相同生物質(zhì)炭量的情況下，其對(duì)應(yīng)鋁脅迫組葉片脯氨酸含量均有增加，增加量分別為對(duì)應(yīng)未施加鋁組的27.43%、22.14%和70.08%。可見(jiàn)，鋁脅迫對(duì)葉片滲透勢(shì)的影響是極顯著（P＜0.01）的；未施加鋁處理時(shí)，C2Al1、C3Al1的葉片脯氨酸含量均低于C1Al1，其減少量分別為C1Al1的9.26%和21.98%，且C3Al1的葉片脯氨酸含量極顯著（P＜0.01）低于C1Al1；鋁脅迫環(huán)境下，C2Al2、C3Al2的葉片脯氨酸含量均小于C1Al2，其減少量分別為C1Al2的13.03%和17.78%；說(shuō)明添加生物質(zhì)炭能減少鋁脅迫對(duì)葉片滲透勢(shì)的傷害，減少脯氨酸的產(chǎn)生，且C3Al2的緩解效果較好。

2.2.5 對(duì)觀光木幼苗葉片光合色素的影響

由圖3可知，當(dāng)生物質(zhì)炭施加量一定時(shí)，鋁脅迫組葉片葉綠素a、葉綠素b含量均有所減少。鋁脅迫環(huán)境下，葉片葉綠素a、葉綠素b含量隨生物質(zhì)炭施加量的增加而增加，但C2Al2與C1Al2無(wú)顯著差異，C3Al2的葉綠素a、葉綠素b含量極顯著增加（P＜0.01）；說(shuō)明鋁脅迫能抑制光合色素含量，未施加鋁處理時(shí)，葉片葉綠素a含量隨著生物質(zhì)炭施加量的增加而極顯著增加（P＜0.01），分別增加至0.457、0.615 mg/g，C3Al1的葉綠素b含量與C1Al1存在極顯著性差異（P＜0.01），其含量為0.341 mg/g，C3Al1的葉片光合色素含量極顯著增加（P＜0.01）；鋁脅迫條件下，C3Al2能有效緩解脅迫對(duì)葉綠素a和葉綠素b含量的抑制作用，葉片光合色素含量極顯著增加（P＜0.01）。

圖3 生物質(zhì)炭鋁互作對(duì)觀光木幼苗葉片光合色素的影響Fig. 3 Effect of biochar-aluminum interaction on photosynthetic pigment of T. odorum seedlings

2.3 生物質(zhì)炭鋁互作下觀光木幼苗不同部位中鋁含量分布

由圖4可知，未施加生物質(zhì)炭的情況下，鋁脅迫組根莖葉鋁含量均有不同程度增加，其增加量分別為32.86%、10.61%、1.71%?？梢?jiàn)，鋁脅迫對(duì)根部和葉片鋁含量的影響是極顯著的（P＜0.01）；未施加鋁處理時(shí)，C2Al1、C3Al1根莖葉鋁含量均低于C1Al1，且C3Al1的根莖葉鋁含量與C1Al1存在極顯著性差異（P＜0.01）；鋁脅迫環(huán)境下，根部、莖部和葉片鋁含量隨生物質(zhì)炭施加量的增加而持續(xù)減少，C2Al2的莖部和葉片鋁含量極顯著低于C1Al2（P＜0.01），而根部鋁含量與C1Al2無(wú)顯著差異；C3Al2的根部、莖部和葉片鋁含量均極顯著低于C1Al2（P＜0.01），減少量分別為12.13%、21.32%、16.23%；說(shuō)明施加生物質(zhì)炭對(duì)緩解觀光木根、莖、葉鋁脅迫有極顯著作用（P＜0.01）。

圖4 生物質(zhì)炭鋁互作下觀光木幼苗不同部位中鋁含量Fig. 4 Aluminum content in different parts of T. odorum seedlings under the interaction of biochar-aluminum

2.4 生物質(zhì)炭鋁互作下觀光木各指標(biāo)的隸屬函數(shù)分析

由表4可知，各處理的隸屬函數(shù)均值從大到小 依 次 為C3Al1＞ C3Al2＞ C2Al1＞ C1Al1＞ C2Al2＞C1Al2。未施加生物質(zhì)炭時(shí)，C1Al2隸屬函數(shù)值排最后?？梢?jiàn)，施加鋁明顯抑制觀光木幼苗生長(zhǎng)，而鋁脅迫環(huán)境下，C3Al2的隸屬函數(shù)值大于C2Al2和C1Al2。說(shuō)明C3Al2的緩解鋁脅迫效果最佳。

表4 生物質(zhì)炭鋁互作下觀光木各指標(biāo)的隸屬函數(shù)分析Table 4 Membership function analysis of T. odorum seedlings under the interaction of biochar-aluminum

3 結(jié)論與討論

當(dāng)植物處于脅迫環(huán)境時(shí)，其外在形態(tài)和生理生化過(guò)程會(huì)受到不同程度的影響，植物根伸長(zhǎng)和植株生長(zhǎng)受到抑制，細(xì)胞膜透性增大、抗氧化酶提高以及光合作用受損等，造成生長(zhǎng)發(fā)育不良、植株矮化的現(xiàn)象[29]。在本研究中，當(dāng)生物質(zhì)炭施加量一定時(shí)，鋁脅迫組株高增量、地徑增量、根生物量、莖生物量和葉生物量均低于未施加鋁組，觀光木幼苗生長(zhǎng)受到抑制，這與前人關(guān)于鋁脅迫能顯著抑制植物生長(zhǎng)的結(jié)論相一致[30]。在本研究中，無(wú)鋁脅迫施加的情況下，施加生物質(zhì)炭有利于觀光木幼苗株高增量、地徑增量以及生物量的增加，尤其是施加8 g生物質(zhì)炭時(shí)增加量最大，有研究表明，施用生物質(zhì)炭可降低土壤的酸度和重金屬的生物有效性，促進(jìn)植株生長(zhǎng)、增加作物產(chǎn)量[31]。在本研究中，鋁脅迫環(huán)境下，施加生物質(zhì)炭組的株高增量、地徑增量以及生物量均高于未施加生物質(zhì)炭組，說(shuō)明施加生物質(zhì)炭能夠有效緩解鋁對(duì)觀光木幼苗脅迫作用，這與牛玉德等[32]針對(duì)不同生物質(zhì)炭施用量對(duì)漢中烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的研究結(jié)果相似。鋁脅迫處理不但顯著抑制觀光木株高、地徑、生物量等指標(biāo)的增長(zhǎng)，對(duì)其根系也具有明顯的影響，普遍認(rèn)為鋁對(duì)植物的毒害首先表現(xiàn)在植物根部，植物根系的伸長(zhǎng)以及側(cè)根數(shù)量的增加都會(huì)受到抑制，導(dǎo)致根尖短粗、根冠脫落[33]。在本研究中，當(dāng)生物質(zhì)炭施加量一定時(shí)，鋁脅迫組的總根表面積、根平均直徑、總根長(zhǎng)、根尖數(shù)、總根體積均低于未施加鋁組，觀光木幼苗根系生長(zhǎng)受到顯著抑制；無(wú)鋁脅迫施加的情況下，施加生物質(zhì)炭有利于促進(jìn)觀光木幼苗根系的生長(zhǎng)，尤其是施加8 g生物質(zhì)炭時(shí)促進(jìn)效果最佳；在鋁脅迫情況下，施加生物質(zhì)炭組的各項(xiàng)根系指標(biāo)均高于未施加生物質(zhì)炭組，說(shuō)明施加生物質(zhì)炭能夠有效緩解鋁對(duì)觀光木幼苗脅迫作用，促進(jìn)觀光木幼苗根系的生長(zhǎng)，這與王歡歡等[34]研究結(jié)果相似，值得注意的是，許唯等[35]研究表明，不同生物質(zhì)炭均抑制了玉米（Zea mays）幼苗主根的伸長(zhǎng)，對(duì)玉米根系的生長(zhǎng)發(fā)育存在一定毒害作用。因此，還需針對(duì)特種植物生長(zhǎng)及土壤相關(guān)生物學(xué)性質(zhì)進(jìn)一步研究分析。

逆境脅迫下植物易產(chǎn)生超氧化物自由基，由于不飽和脂肪酸發(fā)生了氧化反應(yīng)，膜脂過(guò)氧反應(yīng)的產(chǎn)物MDA由此得到積累，質(zhì)膜受到損傷，其選擇透過(guò)性變差導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)外滲，細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的相對(duì)平衡被打破。而脯氨酸是植物體內(nèi)最重要和有效的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在逆境脅迫下會(huì)迅速積累，通過(guò)提高細(xì)胞液濃度降低其滲透勢(shì)，以緩解逆境脅迫[36]?？扇苄缘鞍啄芴岣咧参锛?xì)胞的保水能力，對(duì)細(xì)胞的生命物質(zhì)及生物膜起保護(hù)作用，而可溶性糖是植物生長(zhǎng)發(fā)育和基因表達(dá)的重要調(diào)節(jié)因子，也是一類滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)[37]。在本研究中，當(dāng)生物質(zhì)炭施加量一定時(shí)，鋁脅迫組觀光木葉片膜脂過(guò)氧化的產(chǎn)物MDA和游離脯氨酸含量均增大，細(xì)胞膜透性增大，細(xì)胞可溶性糖、可溶性蛋白的含量降低，與柑橘（Citrus reticulata）遭受脅迫時(shí)生理上表現(xiàn)的結(jié)果相似[38]；此外，觀光木根、莖、葉鋁含量也增加，而葉片中的葉綠素a、葉綠素b含量積累隨之減少，可能是因?yàn)殇X與葉綠素合成的葉綠素酸酯還原酶等部分結(jié)合，降低葉綠素酸酯還原酶酶活性[39]。葉綠素含量的下降不利于植物葉片捕捉光合作用需要的光能，嚴(yán)重影響葉片光合作用的正常進(jìn)行。未施加鋁脅迫或施加鋁脅迫情況下，隨著生物質(zhì)炭的施加，觀光木幼苗葉片中可溶性糖和可溶性蛋白、葉綠素a、葉綠素b、根莖葉鋁含量等均有不同程度增加，而MDA和游離脯氨酸含量隨之降低，施加生物質(zhì)炭對(duì)促進(jìn)觀光木幼苗生長(zhǎng)、緩解鋁脅迫均有一定效果，也是施加8 g生物質(zhì)炭時(shí)效果最佳。

由隸屬函數(shù)分析可知，各處理的隸屬函數(shù)均值從大到小依次為C3Al1＞ C3Al2＞ C2Al1＞ C1Al1＞C2Al2＞ C1Al2，施加鋁明顯抑制觀光木幼苗生長(zhǎng)，而鋁脅迫環(huán)境下，C3Al2的隸屬函數(shù)值大于C2Al2和C1Al2。綜上所述，表明在本試驗(yàn)條件下，施加生物質(zhì)炭能夠促進(jìn)觀光木幼苗生長(zhǎng)，有效緩解鋁脅迫對(duì)觀光木生長(zhǎng)、光合色素以及抗性生理造成的傷害，提高觀光木的耐鋁性，且施加8 g生物質(zhì)炭時(shí)，緩解鋁脅迫效果最佳，為指導(dǎo)觀光木種植，提高酸性土壤利用率提供參考依據(jù)。